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如何确定船舶舷侧结构的板材厚度以满足强度要求?
2024年12月31日 22:16   浏览:5   来源:货代小哈哈
  1. 考虑船舶类型和用途

    • 集装箱船舷侧主要承受波浪冲击力和集装箱的压力。由于集装箱船的甲板上堆放着多层集装箱,舷侧需要承受来自集装箱的横向和纵向压力。当船舶在波浪中航行时,还会受到波浪的拍击和弯曲应力。其舷侧外板厚度一般在 10 - 18mm 左右,并且在舷侧结构的设计上会有加强措施,如设置抗扭箱等结构来提高舷侧的整体强度。

    • 油船的舷侧结构除了承受波浪和静水压力外,还需要考虑油液的晃动压力。油船在航行过程中,油舱内的液体由于船舶的运动而晃动,会对舷侧产生动态压力。而且油船对密封性要求很高,以防止石油泄漏。因此,舷侧板材厚度要保证既能承受液体压力,又能满足密封要求。通常油船舷侧外板厚度在 12 - 20mm 左右,同时材料的质量和焊接工艺也需要严格控制,以确保结构的完整性。

    • 对于普通干货船,舷侧结构主要承受静水压力、货物压力和波浪冲击力。如果船舶主要用于运输密度较大的货物,如矿石,舷侧受到的货物侧压力就会比较大。此时,板材厚度要考虑能承受货物的侧向挤压。例如,一艘运载铁矿石的散货船,由于铁矿石密度大、堆积高度高,舷侧板材需要足够厚来防止变形。一般来说,这类船舶舷侧外板厚度可能在 14 - 25mm 左右,具体还需根据船舶的载货量和船型大小来确定。

    • 干货船

    • 油船

    • 集装箱船

  2. 分析船舶尺寸和吃水深度

    • 船舶吃水深度越深,舷侧受到的静水压力就越大。根据液体压强公式(其中是压强,是液体密度,是重力加速度,是深度),吃水越深,舷侧底部的压力就越大。所以,在确定舷侧板材厚度时,吃水较深的船舶在舷侧底部区域的板材要比上部区域厚。例如,一艘吃水 15 米的船舶,舷侧底部板材厚度可能比顶部厚 3 - 8mm 左右,具体厚度差还需要根据船舶的具体参数和设计要求进行调整。

    • 大型船舶由于长度和宽度较大,舷侧受到的总波浪压力和静水压力比小型船舶大。根据力学原理,压力与面积成正比,船舶舷侧面积随着船长和船宽的增加而增大。例如,一艘长 300 米、宽 40 米的大型船舶,舷侧受到的波浪压力比一艘长 100 米、宽 20 米的船舶大得多。对于大型船舶,舷侧外板厚度可能需要增加。一般来说,船长每增加一定长度,舷侧外板厚度可能需要相应增加 3 - 5% 左右,船宽每增加一定幅度,厚度也需要适当增加。

    • 船舶长度和宽度

    • 吃水深度

  3. 考虑设计航区和海况

    • 远洋航区船舶面临的海况复杂,可能会遇到大风浪和巨浪。舷侧结构需要承受较大的波浪冲击力和长时间的交变应力。在设计时,舷侧外板厚度要更厚。远洋船舶舷侧外板厚度可能在 12 - 22mm 左右。而且,远洋船舶舷侧结构的材料选择也更为关键,通常会选用高强度合金钢等材料,以提高舷侧结构的抗疲劳性能和强度。

    • 沿海航区的海况相对温和,波浪高度和周期相对较小。船舶舷侧结构承受的波浪冲击力没有远洋船舶那么大。因此,沿海船舶舷侧板材厚度可以相对薄一些。一般沿海船舶舷侧外板厚度可能在 8 - 14mm 左右。但是,对于一些经常在沿海恶劣天气区域航行的船舶,如在经常有台风影响的沿海区域,板材厚度需要适当增加,并且在舷侧结构设计上要考虑加强措施,如增加加强筋的数量等。

    • 沿海航区船舶

    • 远洋航区船舶

  4. 应用力学计算和规范标准

    • 船级社如中国船级社(CCS)、美国船级社(ABS)等都有详细的船舶结构设计规范。这些规范根据船舶的类型、航区、尺寸等因素规定了舷侧板材厚度的最小值。在设计船舶舷侧结构时,必须满足船级社规范的要求。例如,CCS 规范规定某一特定类型和尺寸的船舶在某一航区航行时,舷侧外板的最小厚度不能低于某一数值,设计师在设计过程中需要以此为基础,结合实际情况进行优化设计。

    • 利用有限元分析软件可以对船舶舷侧结构进行详细的力学模拟。通过建立船舶舷侧的三维模型,将船舶所受的各种载荷(如静水压力、波浪压力、货物压力等)施加到模型上,计算出舷侧结构各部位的应力分布。根据应力计算结果来确定板材的最小厚度。例如,如果有限元分析显示某一区域的最大应力为,材料的许用应力为,那么板材厚度可以根据强度计算公式(其中为安全系数)来确定。

    • 有限元分析

    • 船级社规范和行业标准

影响船舶舷侧结构强度的因素有哪些?

舷侧结构的板材厚度计算方法

介绍一下船舶舷侧结构的常见形式


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